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谷田 肇; 岡本 芳浩
X線分析の進歩,52, p.69 - 80, 2021/03
X線CCD検出器を用いた二次元イメージングXAFS法は、比較的高エネルギーに吸収端を持つ重元素に対して透過法が適用されてきた。透過法は試料を最適な厚みにする必要があるが、透過能の大きい高エネルギーX線を用いる場合は、比較的厚い試料に対して容易に測定できる。ここでは、比較的低エネルギー領域にX線の吸収端を持つ遷移金属元素を対象とし、ガラス材料などの薄くすることが難しい試料中での価数分布を高速スクリーニングすることを目的とした蛍光法の開発を試みた。高感度で位置分解能を持つXAFSスペクトルを得るために、シンチレーターを用いない直接撮像型の検出器とピンホールを用いて、入射エネルギー可変で高輝度のアンジュレータ放射光での実証を行った。
塩飽 秀啓; 岡本 芳浩; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 湊 和生; 谷田 肇*
Zeitschrift f
r Naturforschung, A, 60a(1-2), p.81 - 84, 2005/01
第三世代放射光施設であるSPring-8のアンジュレータ放射光を利用して、溶融したCdBrの局所構造を、高温状態におけるX線吸収微細構造(XAFS)分析によって解析した。SPring-8の高輝度・高エネルギー特性を生かした実験である。測定試料は吸湿性のある高温融解塩であるため、溶融塩専用に設計した石英セルを使用することによって、測定を成功することができた。測定の結果、Cd
-Br
の最近接距離は、室温固体状態中の2.71
から、溶融の状態の2.60まで減少した。また融解により、配位数は6から4まで減少した。得られた構造パラメータは、四面体構造(CdBr
)
が溶融したCdBrが優勢な構造をとることを示している。
systems岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 湊 和生; 谷田 肇*
Zeitschrift fr Naturforschung, A, 59a(11), p.819 - 824, 2004/11
溶融CdCl及びCdCl-KCl混合系融体の局所構造を、XAFSによって調べた。CdClは固体では6配位を取っているが、溶融状態ではCd-Cl間距離が短くなり、配位数も4へ減少することが判明した。溶融状態で(CdCl
)四面体構造の存在を示唆する。混合系においてもCd-Cl距離と配位数に変化はなく、四面体構造が維持されていると考えられる。
山本 俊弘; 三好 慶典; 外池 幸太郎; 岡本 肇*; 井田 俊一*; 青木 繁明*
Journal of Nuclear Science and Technology, 40(2), p.77 - 83, 2003/02
被引用回数：8 パーセンタイル：49.89(Nuclear Science & Technology)指数実験での未臨界度測定における高次モード中性子束の影響について調べた。指数実験における減衰定数を固有値とする中性子拡散方程式に対する高次モード解析手法を開発し、高次モードに対する固有値及び固有関数を求められるようにした。指数実験における3次元の中性子束分布を高次モード中性子束の重ね合わせで再現することを試みた。TCA (Tank-type Critical Assembly)での未臨界の矩形の燃料棒配列において指数実験を行い、中性子源位置を何箇所かに変えて、垂直方向の中性子束分布を数箇所に配置した検出器で測定した。この指数実験での高次モードの固有値と固有関数を計算し、垂直方向の中性子束の再現を行った。その結果、燃料棒配列内または水反射体領域でも燃料棒配列に近いところでは、少数次の高次モード中性子束でよく再現できた。この高次モード解析手法を用いることで、高次モードの影響の評価や垂直方向の中性子束の測定結果から基本モードを抽出することが可能となる。さらに、高次モード解析によって指数実験における中性子源や検出器の適切な配置を決めることが容易にできるようになる。
by K-absorption edge XAFS岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一; 谷田 肇*
Journal of Molecular Structure, 641(1), p.71 - 76, 2002/10
被引用回数：42 パーセンタイル：71.97(Chemistry, Physical)溶融LaCl3の局所構造をK吸収端XAFSによって調べた。最近接La-Cl間距離と配位数は、2.89
$及び$7.4
であった。6よりも大きな配位数は、融体の局所構造が、今まで報告されてきたような単純に(LaCl
)
八面体構造からのみからなるのではなく、7配位の(LaCl
)
や8配位の(LaCl
)
といった錯体の存在もあることを示唆する。La-La対に対応する第2近接の相関が約
付近に見られた。これは、錯体イオンどうしが1つClイオンを共有するいわゆる頂点共有が歪んだ形に対応する。2つのClイオンを共有する辺共有が大勢をしめるYCl融体とは対照的であることがわかった。
成田 弘一; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 高井 木の実; 塩飽 秀啓; 島田 亜佐子*; 山本 剛*; 谷田 肇*
Spring-8 Experiment Report, Vol.6, P. 9, 2001/00
近年、放射性廃液からの3価アクチノイド(An(III)),ランタノイド(Ln(III))の分離のための有用抽出剤として三座配位子が注目されている。酸素ドナー系配位子であるdiglycolamide型配位子はLn(III),An(III)の共抽出に、窒素ドナー系配位子であるterpyridine型配位子はAn(III)/Ln(III)分離に期待されている。そこで本研究ではN,N'-dimetyl-N,N'-diphenyl-diglycolamide(DGA)及び、2,2':6'2''-terpyridine(TPY)とLa(III)の溶液内錯体構造をSPring-8 BL01B1におけるLa K-edge EXAFS測定により調べた。La-DGA系,La-TPY系における動径構造関数の比較より、配位子とドナー原子間距離はLa-TPY系(La-N)の方がLa-DGA系(La-O)よりも長いことが明らかになった。
塩飽 秀啓; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 成田 弘一*; 谷田 肇*
no journal, ,
原子力機構では、SPring-8に設置したJAEA専用アンジュレータビームラインBL11XUに、QuickScanXAFSシステムを導入した。この測定法は、物理的及び化学的な反応過程において、経時的な局所構造や化学状態の情報を取得できる大変重要な測定手法である。このシステムを用いて、マイナーアクチノイドの分離及び回収技術高度化研究における、抽出クロマトグラフ法の吸着イオンの状態分析へ応用した。QuickScanXAFS測定及びフィッティングの結果、シリカ担持型BTP(ビス-トリアジニル-ピリジン)に吸着された状態では、Pdは平面4配位構造を取った2価イオンとして存在していることがわかった。その結果Pdと反応性の高い硫黄を、平面4配位構造の上方又は下方からアタックさせることによって、Pdをシリカから溶離可能であると判明した。その結果、今まで困難であったPdを回収することに成功した。発表では、本システムのメリット・デメリット及び測定結果について報告する。さらにわれわれが行っている「設計化学」という考えに基づくイオン認識化合物の構造解析手法についても議論する予定である。
塩飽 秀啓; 谷田 肇; 冨永 亜希; 岡本 芳浩; 矢板 毅
no journal, ,
SPring-8に設置している原子力機構(JAEA)専用ビームラインBL22XUは、放射性同位元素(RI)・アクチノイド等をターゲットとする原子力関連研究推進のためにRI実験棟へ導かれた高輝度X線ビームラインであり、2002年に完成・運用している。2016年4月に原子力機構から量子科学技術研究開発機構(QST)の分離・移管を契機として、高輝度XAFS測定システムをBL11XUからBL22XUへの移設とビームライン全体の実験装置の再配置を含めたビームラインの高度化を計画している。2017年末に人類がハンドリングできる最も重い元素であるアインスタイニウム(Es)の水和構造研究を実施しており、RI・アクチノイド等の測定環境整備も進めている。今後も高輝度・高エネルギー放射光を最大限に活用して、原子力分野に係る研究をはじめとして、福島環境回復への貢献、福島第一原子力発電所(1F)廃炉措置に係るデブリ試料の分析等を実施するために、ビームライン高度化を進める予定である。ビームラインの現状と今後の高度化について報告する。
谷田 肇; 岡本 芳浩; 永井 崇之
no journal, ,
ガラス固化体を長期間安定に保つために、放射性元素が析出しないようにする必要があり、その化学状態の分布を評価することは極めて重要である。ここでは、透過法では測定が難しい比較的低エネルギーに吸収端を持つ元素について、二次元蛍光イメージングXAFS法を用いて、その価数分布の評価を試みた。マイクロビームによる蛍光X線マッピングより、広範囲を高速に評価することを目的としている。
谷田 肇; 岡本 芳浩
no journal, ,
SPring-8の高輝度アンジュレータ光とピンホール,直接撮像型CCDカメラを用いて、mmオーダーの広い面積の高速イメージングが可能なピンホールカメラ型の二次元蛍光イメージングXAFS法の実証を目指した。
岡本 芳浩; 谷田 肇; 永井 崇之
no journal, ,
ガラス固化試料の分子動力学(MD)法を利用したシミュレーションを行い、XAFSデータの解析及び解釈において、補助的に使用することを試みた。ガラス固化体の原料として使用されるホウケイ酸ガラスのMD計算では、実験値を良好に再現するモデルがすでに確立されている。本研究では、ガラスに含まれる成分元素(例えばZn)の相互作用モデルを、XAFSデータを用いて検証した。XAFSデータは、局所構造及び化学状態に敏感なので、MD計算の相互作用モデルの評価に適した情報である。MD計算から得られた原子配置の情報をもとに、XAFSシミュレーションコードFEFFを用いて、EXAFS関数を算出した。ガラス中のZnのEXAFSスペクトルを計算したところ、実験値を良好に再現する結果が得られた。また、Si/B比やガラスに含まれるNa量を変えた計算を行い、Zn周りの局所構造変化について、実験によるXAFS解析結果をと比較した。
岡本 芳浩; 永井 崇之; 谷田 肇; 秋山 大輔*; 越野 陽也*; 桐島 陽*
no journal, ,
ガラス固化処理時に廃液成分がどのようにガラスに取り込まれるかを明らかにするために、模擬廃液を加熱処理した試料の放射光XAFS分析を実施した。模擬廃液のみを加熱処理した場合、ガラスと混ぜて加熱処理した場合の2通りを対象とし、それらの違いについても調べた。分析の結果、脱硝を経て酸化物になる際に、ほかの元素と反応して、複合酸化物や固溶体を形成することが確認された。EXAFS及びXANESデータの系統的な解析から、各元素がガラスに溶解する温度を確認した。
岡本 芳浩; 永井 崇之; 谷田 肇; 佐藤 誠一*; 猪瀬 毅彦*; 畠山 清司*; 秋山 大輔*; 越野 陽也*; 桐島 陽*
no journal, ,
ガラス固化体の健全性を低下させるモリブデン酸化合物(イエローフェーズ: YP)の挙動を理解するために、放射性廃液のガラス固化プロセスにおけるモリブデンの局所構造及び化学状態を、模擬廃棄物試料及びXAFS分析技術を使用して調べた。模擬廃液のみを加熱処理すると、モリブデン酸ナトリウムが生成する一方、ホウケイ酸ガラスと一緒に加熱するとモリブデンはガラス相に溶け込むことが分かった。これは、モリブデンがガラスと接触する機会が少ないと、モリブデン酸ナトリウムが生じやすいことを示している。ビームサイズを1
mに絞ったマイクロXAFS分析から、イエローフェーズ本体には、モリブデン酸ナトリウムではナック,モリブデン酸カルシウムが多く含まれることを明らかにした。
岡本 芳浩; 永井 崇之; 元川 竜平; 金子 耕士; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 冨永 亜希; 谷田 肇; 松村 大樹; 辻 卓也; et al.
no journal, ,
ガラス固化体の健全性を評価するために、局所構造から実装スケールまでの範囲を網羅した、マルチスケールの構造解析体制を構築した。局所構造を調べるために放射光XAFSを使用した。XAFSは元素選択性に優れているので、多成分系であるガラス固化試料中の廃液成分の分析に有効である。短範囲構造では、中性子回折実験に、ホウ素同位体を置換したガラス試料を用意して、初めてホウ素の割合の多い回折データの取得に成功した。中距離構造では、PDF解析により、白金族元素の影響を評価した。小角散乱実験では、ホウケイ酸ガラスの分相に関する知見を得た。さらに、実装スケールの構造情報として、応力ひずみ解析をガラス試料に適用する試みをした。これらの構造解析を通じて、資源エネルギー庁受託事業で開発されている改良ガラス試料の健全性を構造から評価する。
谷田 肇; 岡本 芳浩; 永井 崇之
no journal, ,
高レベル放射性廃液のガラス固化処理によって製造される固化体や福島第一原子力発電所から取り出される燃料デブリは、共通して多成分・不均質試料である。多成分であることに対しては、元素選択性に優れ、微量成分にも柔軟に対応できるXAFS法が有効である。一方で、不均質であることに対しては、XAFSの測定手法やデータの解釈に注意が必要である。このような不均質系試料に対し、ビームサイズを1マイクロメートル程度まで絞ったマイクロXAFSの利用が効果的である。本講演では、多成分系不均質試料であるガラス固化試料に、マイクロXAFSを適用した結果を報告する。
岡本 芳浩; 永井 崇之; 佐藤 誠一*; 猪瀬 毅彦*; 畠山 清司*; 谷田 肇
no journal, ,
攪拌操作をせずにホウケイ酸ガラス中に析出させたモリブデン酸塩に対して、放射光マイクロXAFS分析を実施した。約1mに集光したマイクロビームを利用して、モリブデン酸塩凝集領域の端部のXAFS分析を行い、ガラス領域との間に明瞭な境界が存在することを明らかにした。モリブデン酸塩を構成するカチオンについて、蛍光X線分析を併用して調べた結果、主にカルシウムだが、同じアルカリ土類元素であるストロンチウム,バリウムの塩が共存し、さらにいくつかの元素の酸化物によって構成されていることが分かった。
岡根 哲夫; 矢板 毅; 岡本 芳浩; 吉井 賢資; 藤森 伸一; 谷田 肇; 竹田 幸治; 小林 徹
no journal, ,
Japan Atomic Energy Agency (JAEA) operates two beamlines with different energy ranges, i.e., hard X-ray and soft X-ray ranges, at the synchrotron radiation facility SPring-8. Both beamlines are installed in Radioisotope Laboratory (RI Lab.), which is specialized for measurements of radioactive materials, and JAEA is promoting actinide science combined with advanced experimental techniques using synchrotron radiation there. In order to contribute the decommissioning of Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (1F), JAEA plans to analyze the chemical properties of fuel debris from 1F at the JAEA beamlines in SPring-8. In addition, JAEA participates in Advanced Research infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan, which is the project of MEXT of Japan. In this project, JAEA belongs to the research area of innovative energy conversion materials, and is planning especially to promote research for effective utilization of radiation from radioactive waste as energy.
岡本 芳浩; 永井 崇之; 谷田 肇
no journal, ,
ガラス試料を対象にイメージングXAFSとマイクロXAFSを適用した分析結果を総括した。イメージングXAFSは、広範囲の情報をもたらし、そのうちの興味ある領域のXAFSスペクトルを選択的に得ることができる。一方、マイクロXAFSは、詳細な化学形の評価が可能なほどの高品質なEXAFSスペクトルを得ることが可能である。これら2つの手法の利点と限界を正しく理解し、補完的に利用することが必要であると結論づけた。
岡本 芳浩; 谷田 肇; 永井 崇之
no journal, ,
放射光ビームを1mに集光したマイクロXAFS法を用いて、模擬廃ガラス試料の分析を進めている。これまでに、ガラス試料に付着したモリブデン酸塩の凝集体の分析に適用して成果をあげてきた。測定では、同時に蛍光X線(XRF)測定を行い、マイクロXAFS測定領域内にどのような元素が存在するのかを調べている。本研究では、これらにフラットパネルセンサを用いたX線回折測定を加えることで、XAFS-XRF-XRD複合分析装置を構築する計画である。これらの組み合わせが実現されれば、元素組成や結晶形状を分析しながらXAFS測定を行うことが可能になる。
岡本 芳浩; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 谷田 肇
no journal, ,
福島第一原子力発電所の事故で生じた燃料デブリの放射光分析においては、ミクロンスケールで分相している試料への対応が必要である。本研究では、ミクロンオーダーに絞った放射光を利用して、XAFS、XRF及びXRDを同時に測定するシステムを構築した。マイクロビームを使用した放射光実験は大型放射光実験施設SPring-8のBL22XUビームラインにおいて実施され、KB(Kirkpatrick-Baez)ミラーによりビームを約1m四方まで集光し、透過法によるXAFS測定系に、シリコンドリフト検出器によるXRF測定及びフラットパネルセンサーによるXRD測定を同時に測定できるように加えた。試験の結果、1m四方の同一測定視野について、XAFSよりウランの原子価、XRFよりウランとジルコニウムの組成比、XRDから結晶相に関する情報を得られることを確認した。
